(57)【要約】【課題】チャーの急激な燃焼に対し、遅れることなく適切な空気量を供給することができるとともに、燃焼室の燃焼状態の量を絶対量として捉え、チャーの急激な燃焼に対応できる、廃棄物溶融処理設備の燃焼室の燃焼制御方法を提供する。【解決手段】燃焼室１からの排ガス中の酸素濃度を検出し燃焼室１に吹き込む空気を流量調整するための排ガス酸素濃度調節計４、２次空気流量計１７及び空気流量調節弁１９を備えた燃焼室の燃焼制御方法において、廃棄物溶融炉で発生する可燃性ダストを含有する可燃性ガスを燃焼空気により燃焼させる燃焼室１に、燃焼室内の温度を光によって検出する放射温度計５を設け、温度検出センサの出力の変化率を変化率演算器６で演算し、前記変化量の絶対値に相応して燃焼室１に吹き込む空気流量を連続的に変化させる。【選択図】図１
2005147472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物溶融炉で発生する可燃性ダストを含有する可燃ガスを、燃焼室で燃焼空気により燃焼させるに際し、燃焼室からの排ガス中の酸素濃度を検出し、燃焼室に吹き込む空気を流量調整するための排ガス酸素濃度調節計、空気流量計及び空気流量調節弁を備えた燃焼室の燃焼制御方法において、前記燃焼室内に、燃焼室内の温度を光によって検出する放射温度計を設け、該放射温度計の温度検出センサーの出力の現在値とその移動平均値の差を偏差演算器で演算し、前記偏差が規定以上を超えた時は、その温度偏差に見合う補正空気量を求め、該補正空気量を前記吹き込み空気量に加算することにより、燃焼室出側の排ガス中の酸素濃度が一定となるように燃焼制御することを特徴とする廃棄物溶融処理設備の燃焼室の燃焼制御方法。
【請求項２】
前記放射温度計の温度検出センサーの出力の変化率を変化率演算器で演算し、前記変化率が規定以上を超えた時は、その温度変化に見合う補正空気量を求め、該補正空気量を前記吹き込み空気量に加算することを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融処理設備の燃焼室の燃焼制御方法。
【請求項３】
前記温度変化に見合う補正空気量が、放射温度計の測定温度から前回測定温度を減算した温度差と補正空気量との関係を示す出力演算データから演算されることを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融処理設備の燃焼室の燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物等の廃棄物を廃棄物溶融炉で処理する際に発生する可燃性ガス及び可燃性ダスト（以下「チャー」という。）を燃焼させる廃棄物溶融処理設備の燃焼室の燃焼制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物溶融炉で発生するチャーを含有する可燃性ガスは、除塵器でチャーを捕集し、チャーを可燃性ガスと共に燃焼室へ供給し燃焼空気で燃焼させている。
【０００３】
図３は、従来の可燃性ガスの燃焼の制御系統図である。
【０００４】
燃焼室１若しくは燃焼室以降に設けられたボイラ出口、若しくは誘引通風機出口の排ガス出口２に排ガス酸素センサ３が配置され、酸素センサ３の酸素濃度の検出信号は排ガス酸素濃度調節計４へ送られ、排ガス酸素濃度調節計４は２次空気流量調節計１７に信号を送り、２次空気流量調節計１７は２次空気流量計１８で流量を測定しながら排ガス出口２の酸素濃度が一定となるように２次空気流量調節弁１９の開度を調節する。
【０００５】
通常、廃棄物溶融炉より排出される可燃性ガス成分及びチャーは、一定しておらず時々刻々と変化し、このため、２次燃焼空気を過剰に供給して未燃ＣＯの発生を抑制している。
【０００６】
また、排ガス中の酸素濃度を一定に保つ燃焼制御方法として、特許文献１には、図４に示す燃焼制御系統図のごとく、燃焼室１の出口以降に排ガス酸素濃度計３をもつ燃焼室内に明るさ検出センサ５を設け、明るさの変化により炉内の燃焼状態の相対的変化をとらえ、燃焼負荷が増大した場合には、燃焼制御のため、２次空気の空気流量調節弁１９の開度を一定時間増大させ、空気量を増加させることで燃焼制御を安定させる制御が記載されている。なお、６は明るさセンサ５からの信号の変化率を演算する演算器である。１２、１３は共に信号の加算器である。
【特許文献１】特開平１１−１２５４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記従来の燃焼室の燃焼では、過剰空気が多いと燃焼排ガス温度の低下によるダイオキシン発生が懸念され過剰空気は少ないほうがよい。なお、ダイオキシン発生抑制ガイドラインでは、燃焼室内８５０℃、２秒以と規定されている。また、過剰空気による排ガス量の増大は、燃焼室後段の誘引通風機や排ガス集塵機などの設備の容量増大を招き不経済である。
【０００８】
さらに、廃棄物溶融炉の炉況によりチャーの発生量が急増することがあり、燃焼室でのチャーの急激な燃焼により排ガス酸素濃度が規定値を守れず未燃ＣＯの発生が起こるが、排ガス酸素センサ及び排ガス酸素濃度調節計による補正は、測定の遅れや燃焼後の排ガス酸素濃度測定によるために間に合わない。
【０００９】
また、前記明るさ検出センサを用いた燃焼制御方法では、燃焼室内の負荷の増大に対し、相対的に増減を判断することは出来るが、負荷の変化量を絶対的な変化量として捕らえることが出来ない。このため、二次燃焼空気量の変化が実際の変化量に合わず、空気量の過不足により、未燃ＣＯを発生させたり、温度低下を引き起こす場合があった。
【００１０】
このときの一例を図５に示す。図５のＡは補正制御が適正に作用した場合を示す。図５のＢは燃焼負荷の持続時間が想定よりも短く、補止量が大きすぎたために空気量過多となり燃焼温度が低下した状態を示す。図５のＣは変化が燃焼負荷変化以外の要因により起こった一時的な温度指示値の低下であり、不必要に補正を掛けることでＢと同様に燃焼温度が低下した状態を示す。図５のＤは燃焼負荷の変化速度が小さく、補正制御が働かなかったために、排ガス中酸素濃度が低下した状態を示す。
【００１１】
また、明るさの時間的変化に対して一定時間補正を掛けることで、燃焼負荷の時間的な積分量を算出し、変化の速度、変化の持続時間の両者を総合して補正することが出来なかった。
【００１２】
一方で、燃焼室内の酸素濃度を遅れ時間無しに測定する、レーザー式酸素濃度計が開発されているが、装置本体が高価であること、装置のダスト除去対策として、高価な窒素を必要とすることから、実施にあたっては不経済となる。
【００１３】
本発明は、チャーの急激な燃焼に対し、遅れることなく適切な空気量を供給することができるとともに、燃焼室の燃焼状態の量を絶対量として捉え、チャーの急激な燃焼に対応できる、廃棄物溶融処理設備の燃焼室の燃焼制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、燃焼室からの排ガス中の酸素濃度を検出し燃焼室に吹き込む空気を流量調整するための排ガス酸素濃度調節計、２次空気流量計及び空気流量調節弁を備えた燃焼室の燃焼制御方法において、廃棄物溶融炉で発生する可燃性ダストを含有する可燃性ガスを燃焼空気により燃焼させる燃焼室に、燃焼室内の温度を光によって検出する放射温度計を設け、温度検出センサの出力の変化率を変化率演算器で演算し、前記変化量の絶対値に相応して燃焼室に吹き込む空気流量を連続的に変化させることを特徴とする。
【００１５】
通常運転時には酸素濃度設定値を理論燃焼空気量に比較して高めに設定することで、常に過剰な空気が燃焼室内に投入されるように制御される。温度検出センサの出力の変化率が規定値を越えた時、初期の燃焼に必要な空気は２次燃焼空気の過剰空気分を充当させ、この空気が不足するまでに増加させた空気量が追いつくようにし、排ガス酸素濃度調節計による補正の遅れを補うため、排ガス酸素濃度調節計の遅れ時間に見合う時間、燃焼空気量の増加を保持する。
【００１６】
温度検出センサによる変化量を連続的に測定し、変化量を燃焼負荷量とみなし、吹き込む空気量の増加量を連続的に変化させ、変化の傾きの大小、変化の持続時間の長短に対して適切な空気量を連続的に補正できることを特微とする。これは、温度変化量の時間的積分値と吹き込み空気の補正量の積分値が相関性をもって制御できることを特徴とする（以下「連続補正制御」という。）。本制御は補正量の精度を重視する場合に用いる。本制御の具体例を図６に示す。図６のＡは補正制御が適正に作用した場合を示す。図６のＢは燃焼負荷の持続時間が想定よりも短いが、移動平均値との偏差によって持続時間を短くすることで適正な補正量が得られ、空気量過多となり燃焼温度が低下することなく適正な制御を継続することが出来る。図６のＣは変化が燃焼負荷変化以外の要因により起こった一時的な温度指示値の低下であり、補正制御を動作させないことで図５のＣで発生したような燃焼温度の低下を引き起こすことなく適切な状態で制御が継続できる。図６のＤは燃焼負荷の変化速度が小さいが、平均値との温度の偏差は大きくなり、補正制御が適切に働くため、図５のＤで起こったような排ガス中の酸素濃度の低下を防止することが出来る状態を示す。
【００１７】
温度検出センサによる変化量の瞬時値を用い、変化量から演算した補正量を用いて空気吹き込み制御弁の弁開度を一定時間開することで補正し、補正量は温度変化量を燃焼負荷変化量として演算し、補正量を温度変化量に対して一対一で決定できることを特徴とする（以下「ステップ補正制御」という。）。本制御は補正量の速度追従性を重視する場合に用いる。
【００１８】
応答性の高い、光による温度センサを用いることで、燃焼状態の過渡的な状況を判断し、低負荷時からの復帰による制御上適切な温度上昇、炉内圧力変動による瞬時的な温度変化を燃焼負荷の増大とみなすことなく、誤検知による空気補正量の過剰状態を防止することが出来ることを特徴とする。
【００１９】
通常、燃焼室に吹き込む空気は燃焼を主目的とした１次、２次空気とは別に燃焼室内の可燃性ガス、チャーと空気の混合性を向上させる目的で撹拌空気を利用することがあるが、上記制御方法において、増加させる空気は１次、２次空気とは別個に設置された撹拌に用いられる空気を使用しても良い。また、２次空気の流速を高く設定し、攪拌効果をもたせることで高い効果が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、炉内温度変化を光として検出し、温度変化を２次空気流量のフィードフォワード要素として酸素濃度制御、２次空気流量を補正しているため、急激な燃焼に対する追従性がよい。また、温度変化量を燃焼負荷量として捉えることが出来、温度変化の絶対量に対し、空気補正量の絶対量を決めることが出来るため、精度の高い燃焼制御が可能となる。また、補正を連続的に作用させることにより、従来補正をさせることが難しかった、変化量の時間的な積分値に対しても適正な補正量を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明による可燃性ガスの燃焼の制御系統図である。
【００２２】
燃焼室１の排ガス出口２に排ガス中の酸素濃度を検出する排ガス酸素センサ３が配置され、排ガス酸素センサ３の酸素濃度の検出信号は排ガス酸素濃度調節計４へ送られる。
【００２３】
燃焼室には炉内の状態を測定するフォトセンサからなる温度検出センサ５が設けられ、温度検出センサ５の信号は変化率演算器６、移動平均演算器７へ送られる。
【００２４】
変化率演算器８は温度検出センサ５の出力と移動平均演算器７の出力から、燃焼負荷の定常状態からの変化量を演算し、燃焼負荷補正テーブル９に入力される。
【００２５】
燃焼負荷補正テーブル９では燃焼負荷の変化量に対し、必要な空気量を演算し、補正空気量を出力する。
【００２６】
１次、２次空気流量調節計１４、１７は１次、２次空気流量計１５、１８から流量の測定信号が入力され、酸素濃度調節計４からの空気量指令と燃焼負荷補正テーブル９の出力値が加算器１１に入力され、加算器１１の信号は１次、２次空気流量調節計１４、１７へ入力され、適切な空気量が炉内に吹き込まれるように１次、２次空気流量調節弁１６、１９が調整される。
【００２７】
燃焼空気に燃焼負荷変動分の空気を事前に吹き込むことにより、排ガス酸素濃度が変動することを防止できる（連続補正制御）。
【００２８】
２次空気流量調節計１７は、２次空気流量計１８から流量の測定信号が入力される。変化率演算器６の信号は燃焼負荷補正テーブル１０へ入力される。
【００２９】
燃焼負荷補正テーブル１０では入力された温度の変化率を元に、温度変化として検出される燃焼負荷の変化量を演算し、必要な空気量を弁開度として出力し、２次空気流量調整弁１７へ入力される。
【００３０】
２次空気流量調節計１７の信号は、燃焼負荷補正テーブル１０の信号とともに加算器１３へ入力され、加算器１３の信号は２次空気流量調節弁１９に送られて、２次空気流量調節弁１９の開度を調節する。
【００３１】
次ぎに、本発明の制御方法について説明する。
【００３２】
図２は本発明による可燃性ガスの燃焼の制御フロー図である。
【００３３】
連続補正制御では、温度検出センサ５の出力、移動平均演算器７から変化率演算器８にて温度の変化量を演算し、演算結果を燃焼負荷補正テーブル９で燃焼負荷の変化量に相対するように空気量の補正値ΔＭＶとして出力する。補正値は酸素濃度制御系への補正量として加算される。補正量ΔＭＶは通常の酸素濃度における制御系の出力値ＭＶからＭＶ＋ΔＭＶとして燃焼空気量調節系に空気要求量として出力される。酸素濃度制御系はＭＶ＋ΔＭＶとして制御された空気量の結果として検出されるＰＶを用いて連続的に制御を続ける。
【００３４】
一方ステップ補正制御では、温度検出センサ５の出力から変化率演算器６で演算した結果、変化率が規定値を越えない場合は、通常の２次空気流量ＳＶとなるように２次空気流量調節弁を通常の開度ＭＶとする。温度変化率の規定値は、１０℃〜３０℃に設定する。
【００３５】
変化率が規定値を越えた時、チャーの急激な燃焼と判断し、２次空気流量調節弁を通常の開度ＭＶからＭＶ＋ΔＭＶとなるようにして燃焼空気量を増加させる。
【００３６】
燃焼室内の温度が変化した時は、既に燃焼室内の負荷が増大しているため、初期の燃焼に必要な空気は、２次燃焼空気の過剰空気分を充当させ、この空気が不足するまでに上記判断にて増加させた空気量が追いつくようにする。排ガス酸素濃度調節計による補正の遅れを補うため、排ガス酸素濃度調節計の遅れ時間に見合う時間、燃焼空気量の増加を保持する。一定時間経過後、例えば、２０秒程度経過すると、排ガス酸素濃度調節計による補正で２次空気流量が追随してくる。
【００３７】
前記移動平均値が規定値より小さい場合には補正を掛けないことで、低負荷状態からの復帰過程等の正常な温度上昇を判断し、過剰空気による温度低下を防止する。
【００３８】
規定値は８００℃〜９００℃程度に設定する。また、移動平均値との差を温度変化として検出することで、炉内圧力の瞬間的な変動による、温度変化検出結果を燃焼負荷とは無関係な変化と認識し、補正を欠けないことで制御の不安定化を防止する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
チャーの急激な燃焼に対し、遅れることなく適切な空気量を供給することができるとともに、燃焼室の燃焼状態の量を絶対量として捉え、チャーの急激な燃焼に対応できる、廃棄物溶融処理設備の燃焼室の燃焼制御に利用する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による可燃性ガスの燃焼の制御系統図である。
【図２】本発明による可燃性ガスの燃焼の制御フロー図である。
【図３】従来の可燃性ガスの燃焼の制御系統図である。
【図４】従来の排ガス中の酸素濃度を一定に保つ燃焼制御系統図である。
【図５】図４の明るさ検出センサを用いた燃焼制御による状態を示す図である。
【図６】本発明の燃焼制御による状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：燃焼室、２：排ガス出口、３：排ガス酸素センサ、４：排ガス酸素濃度調節計、５：温度検出センサ、６：変化率演算器、７：移動平均演算器、８：変化率演算器、９：燃焼負荷補正テーブル、１０：燃焼負荷補正テーブル、１１：加算器、１２：加算器、１３：加算器、１４：１次空気流量調節計、１５：１次空気流量計、１６：１次空気流量調節弁、１７：２次空気流量調節計、１８：２次空気流量計、１９：２次空気流量調節弁
【図１】
2005147472.tif 000003
【図２】
2005147472.tif 000004
【図３】
2005147472.tif 000005
【図４】
2005147472.tif 000006
【図５】
2005147472.tif 000007
【図６】
2005147472.tif 000008